(57)【要約】【課題】輝度斑を低減する導光板を提供する。【解決手段】導光板１は、透光性材料からなる略板状の四辺形であって、互いに対向する広い面を主平面とし、少なくとも一側面に沿って近接配置された光源２から入射された光を主平面の一方の上面１ａから出射するものであって、上面１ａにおける光源２に近い所定領域に光を散乱させるドットパターン１ｃを設け、そのドットパターン１ｃは平行で並列に連設または並設して形成された複数のドットからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料からなる略板状の四辺形であって、互いに対向する広い面を主平面とし、少なくとも一側面に沿って近接配置された光源から入射された光を前記主平面の一方から出射する導光板であって、
光源からの光を前記主平面の少なくとも一方に散乱させるドットパターンを有し、該ドットパターンは平行で並列に連設または並設して形成された複数のドットからなること
を特徴とする導光板。
【請求項２】
前記主平面の少なくとも一方にホログラムパターン又は回折格子が形成されていることを特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項３】
前記ドットの平面形状は、円形、楕円形、四角形、六角形、角丸四角形のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２記載の導光板。
【請求項４】
前記ドットは、高さが１〜３０μｍ、相互間隔が５０〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の導光板。
【請求項５】
前記ドットは、前記主平面において幅が０．５〜１０．０ｍｍの範囲に設けられることを特徴とする請求項４記載の導光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は背面照明装置（バックライト）等の液晶表示装置用部材およびこれを用いた液晶表示装置に用いられる導光板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯情報端末や携帯電話機の小型化、薄型化、低価格化、低消費電力が推進され、液晶表示装置が広く普及している。これらの表示装置には、通常反透過型液晶表示装置が用いられている。これは、日中屋外における視認性と暗所における視認性を両方備える必要がある為である。携帯情報端末や携帯電話機のカラー化や動画対応に伴い、このような表示装置の背面照明装置としての光源は、輝度が高くしかも輝度斑がなく平面全体を照明する必要がある。
【０００３】
従来の携帯情報端末や携帯電話の小型液晶表示素子用の背面照明装置としては、図３に示すものがある。図３は従来の背面照明装置の構成を示す側面図である。
【０００４】
図に示すように、光源１２として消費電力や実装スペースなどの点から主に発光ダイオードが用いられ、これを透光性材料からなる導光板１１の一端面に配する。導光板１１の下面に対向して光を反射させる反射板１４が設けられ、導光板１１の上面に対向して照明面の輝度を面全体に渡って均一化するための光散乱効果を有する拡散板１５が設けられる。更に拡散板１５の上側には、拡散光をある程度収束して、表示装置の正面の輝度を向上させるための第１のプリズムシート１６が設けられる。第一のプリズムシート１６の上側にさらに第２のプリズムシート１７を設けることもできる。
【０００５】
図中には、光源１２からの出射光１８が示されている。導光板１１の光源１２が配置される近傍部分は明暗の部分が存在するため、フレーム１９で目隠ししている。
【０００６】
しかし、光源１２である発光ダイオードは、点光源であるため表示面の光源１２の近くに輝度斑が出てしまい表示品位を劣化させるという問題がある。こうした表示面の輝度斑を少なくするためには、光源１２の発光ダイオードの数を増加させる、光源１２と表示面の距離を長くする等の対策がある。しかし、光源１２を増加させれば消費電力やコストが大きくなり、光源１２と表示面の距離を長くすれば、表示エリアが減少してしまう問題がある。
【０００７】
さらに、上記問題を回避する従来技術としては、特許文献１〜３に示すように、導光板の光導入部の形状を工夫して、輝度斑を低減することが知られている。しかし、発光ダイオードや導光板の取り付け精度が要求されること、光導入部から光が広がる為に輝度が顕著に低下すること、表示エリアが狭くなること、バックライトの設計自由度が減少すること、光学設計が困難であること、金型製造が困難であること等の問題がある。
【０００８】
一方、特許文献４に示すように、点光源を線光源化する導光体を用いて、輝度斑を低減する従来技術が知られている。しかし、点光源を線光源化する導光体の効率が低く、輝度が低下することや部品点数が増加してコストが高くなるなどの問題がある。
【０００９】
さらに、特許文献５に示すように、導光板の光導入面にプリズムを形成し輝度斑を低減する従来技術が知られている。しかし、輝度斑防止効果は十分とは言えず光源からの輝線が発生すること、入光面にプリズムを形成するのは金型の製造の点から困難であること、さらに、斜面部で光を反射させる時に全反射でなくさらに光源に戻る光が多く輝度が低い等の問題がある。
【００１０】
また、特許文献６に示すように、導光板の側面の形状を工夫して、輝度斑を低減する従来技術が知られている。しかし、光学設計が困難であること、導光板の固定が困難であること、バックライトの設計自由度が減少すること、金型製造が困難であること等の問題がある。
【特許文献１】特開平９−２５９６２３号公報
【特許文献２】特開２００１−１１０２２４号公報
【特許文献３】特開２００１−１３５１２１号公報
【特許文献４】特開平１１−２４９５７９号公報
【特許文献５】特開平８−２５４６１８号公報
【特許文献６】特開平２０００−２９９０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したような従来の技術では、輝度斑は減少できるがそれに伴い様々な問題が生じる欠点があり、これを解決することは困難である。
【００１２】
本発明の目的はこのような現状を打開するためになされたもので、従来の欠点を改善して、輝度斑の低減を図ることのできる導光板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するため、本発明に係る導光板は、透光性材料からなる略板状の四辺形であって、互いに対向する広い面を主平面とし、少なくとも一側面に沿って近接配置された光源から入射された光を前記主平面の一方から出射する導光板において、光源からの光を前記主平面の少なくとも一方に散乱させるドットパターンを有し、該ドットパターンが平行で並列に連設または並設して形成された複数のドットからなる。
【００１４】
前記主平面の少なくとも一方にホログラムパターン又は回折格子が形成されていることが望ましい。
【００１５】
前記ドットの平面形状は、円形、楕円形、四角形、六角形、角丸四角形のいずれかであることが望ましい。
【００１６】
前記ドットは、高さが１〜３０μｍ、相互間隔が５０〜１０００μｍであることが望ましい。
【００１７】
前記ドットは、前記主平面において幅が０．５〜１０．０ｍｍの範囲に設けられることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、輝度特性を低下させることなく輝度斑の改善ができる導光板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る導光板の実施の形態について、実施例を用い、図を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る導光板を適用した背面照明装置の実施の形態を示す側面図である。図２は、この背面照明装置の実施の形態を示す上面図である。本実施の形態の背面照明装置は、例えば携帯情報端末や携帯電話機の表示装置に用いられる液晶表示装置を背面から照明するために用いられるものである。
【００２１】
本実施の形態の背面照明装置は、透光性の樹脂によって成形された略板状の略四辺形の導光板１と、この導光板１の少なくとも一側面に沿って近接して配置された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）による光源２とを有している。
【００２２】
導光板１を構成する材料としては、透明なプラスチック材料全般が使用可能である。具体例としては、アクリル系プラスチック、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリウレタン系樹脂、紫外線硬化型のプラスチック材料がある。このうちポリカーボネート系材料は、透明性、強度、価格、成形性の点で優れており本発明に適した材料である。
【００２３】
導光板１は、互いに対向する広い面を主平面とし、主平面の一方を上面１ａ、他方を下面１ｂとして、上面１ａにおいて光源２に近い所定領域にドットパターン１ｃを形成している。
【００２４】
ドットパターン１ｃは、複数の凸状のドットからなり、このドットを光源１に対向する導光板１の一端面近傍の所定領域において、その一端面に対して平行で並列に連設又は並設して形成してなる。ここで、ドットとは、平面から突起した所定の断面を有する形状をいうものとする。
【００２５】
前記所定領域は、導光板１の上面１ａにおいて、前記一端面からの距離がある一定以下の領域であって、液晶表示装置に組み合わせた時に液晶素子の表示部分となる表示領域と重ならない領域である。
【００２６】
また、導光板１の上面１ａの表示領域には光を異方的に拡散するホログラムが形成され、下面１ｂには導光板１内を進む光を上面１ａ方向に立ち上げるように反射する導光板１の幅方向に延びる反射溝が形成されている。
【００２７】
ここで、導光板１の幅方向とは、前記一端面の長手方向をいうものとする。また、導光板１の主面内において前記長手方向に直交する方向を縦方向というものとする。
【００２８】
また、背面照明装置は、導光板１の下面１ｂに対向して設けられた反射板４と、上面１ａに対向して設けられた拡散板５と、拡散板５に対向してその上側に設けられた第１のプリズムシート６と、第１のプリズムシート６に対向してその上側に設けられた第２のプリズムシート７とを有している。
【００２９】
光源２から導光板１に入射された光は、導光板１内において上面１ａと下面１ｂによって全反射を繰り返しながら、下面１ｂの反射溝によって徐々に上面１ａ方向に立ち上げられ、上面１ａへの入射角が臨界角を超えると上面１ａから出射される。この光は、上面１ａから出射される際、ホログラムによって導光板１の幅方向に異方的に拡散されることによって、上面１ａから面状に光を出射しこの上面１ａを面光源化している。
【００３０】
光源２は本来点光源であるが、ホログラムの作用によって導光板１は面光源化され、点光源の前方における輝度斑の出現を防いでいる。しかしながら、一般的にホログラムだけでは完全に点光源の前方における輝度斑の出現を防ぐことは困難であることが現状である。
【００３１】
本実施の形態の導光板１では、上面１ａにおいて、光源２に対向する一端面近傍に設けたドットパターン１ｃによって、光源２から導光板１に入射される光の一部を導光板１の幅方向に散乱している。本実施の形態では、このようなドットパターン１ｃを備えることによって、輝度斑の出現を防止している。図中には、ドットパターン１ｃによって散乱される光の光路８が示されている。
【００３２】
ここで、上面１ａにおいてドットパターン１ｃを必要以上に形成すると、導光板１の幅方向に光が広がりすぎて輝度が低下する原因となる。したがって、導光板１の上面１ａにおいてドットパターン１ｃを形成する範囲は、輝度斑の出現を防止するが輝度を低下させないような適切な程度に留めるものとする。
【００３３】
導光板１の上面１ａから出射された光は、拡散板５によって拡散され、第１のプリズムシート６及び第２のプリズムシート７によって上面１ａの法線方向に立ち上げられる。一方、導光板１の下面１ｂから出射された光は、反射板４によって反射されて下面１ｂに戻される。
【００３４】
前記ドットパターン１ｃを構成する各ドットの平面形状は、円形、楕円形、四角形、六角形、角丸四角形が適度に光の拡散を行うのには有効であり、より好ましくは、円形であることが望ましい。六角形以上の多角形や複雑な形状の場合、光の拡散が多くなり、表示領域における輝度が顕著に低下する原因となる。
【００３５】
ドットパターン１ａを構成する各ドットの高さは、１〜３０μｍが上記と同様に適度に光の拡散を行うのには有効であり、より好ましくは、５〜１５μｍが望ましい。
【００３６】
ドットの高さが１μｍ以下の場合、ドットの高さが低すぎて光の拡散効果が得られず、輝度斑が発生する可能性がある。またドットの高さが３０μｍ以上の場合、ドットが高すぎてそこに入射した光は、導光板１の幅方向に分散する光が少なくなり、縦方向に抜ける光が多くなって、表示領域における輝度が顕著に低下する原因となる。
【００３７】
ドットパターン１ａの各ドットの相互間隔は、５０〜１０００μｍとすることが上記と同様に適度に光の拡散を行うのには有効である。
【００３８】
ドットの相互間隔が５０μｍ以下の場合、導光板１の幅方向に拡散する光が極端に多くなり、その部分だけが異常に明るくなるといった輝度斑が発生する可能性があること、また、表示領域における輝度が顕著に低下する原因となる。ドットの相互間隔が１０００μｍ以上ある場合、ドットパターン１ｃの存在効果が少なくなり、輝度斑の発生する可能性がある。
【００３９】
ドットパターン１ｃの加工範囲は、光源２のＬＥＤの光軸方向、すなわち導光板１の縦方向に０．５〜１０．０ｍｍの幅とすることが好ましく、１．０〜３．０ｍｍとすることがより好ましい。ドットパターンの加工範囲が０．５ｍｍ以下の場合、ドットパターン１ｃの存在効果が少なく導光板１の幅方向に拡散する光が少なくなり、輝度斑が発生する可能性がある。
【００４０】
ドットパターン１ｃの加工範囲が１０．０ｍｍ以上ある場合、導光板１の幅方向に拡散する光が極端に多くなり、その部分だけが異常に明るくなるといった輝度斑が発生する可能性があること、また、表示領域における輝度が顕著に低下する原因となる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、導光板１の上面１ａにおいて表示領域のみにホログラムを形成したが、ホログラムは上面１ａにおけるドットパターン１ｃを形成した領域を除く全面に形成してもよい。また、ドットパターン１ｃを導光板１の上面１ａにのみ形成したが、上面１ａ及び下面１ｂ、又は下面１ｂのみに形成してもいよい。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明の実施例を詳述する。
【００４３】
ホログラムパターンを形成している金型駒に表１に示すように実施例１及び比較例１〜３に示すようにドットパターンの高さ、相互間隔、加工範囲の仕様を変化させて加工した。
【００４４】
導光板の成形材料としてポリカーボネート材（製品名：タフロンＬＣ１５００  出光石油化学製）を使用し、射出成形機（東洋機械金属製）により導光板（サイズ４８．１×３８．５ｍｍ）を作製した。
【００４５】
得られた導光板を光源となるＬＥＤ（製品名：ＮＳＣＷ００８Ｔ  日亜化学製）４灯を組み込んだライティング装置（シート構成：ホルダー：パンライトＬＤ−１０００ＲＭ、反射板：ルイルミラー７５Ｗ０５（麗光製）、プリズムシート：ダイヤアートＭ０６３ＨＴ（三菱レーヨン製）、遮光シート：５６８３Ｗ（日東電工製）にセットして、測定電流値１５ｍＡ／灯にて点灯させ、その時の発光状態時の輝度斑の度合いを輝度計ＣＡ１５００（コニカ・ミノルタ製）を使用して目視評価した。
【００４６】
実施例１では、ドットパターンを構成するドットの平面形状を円形とし、ドットの高さを１０μｍ、相互間隔を０．２ｍｍ、加工範囲を１．０ｍｍとした。この実施例１では、輝度斑は観察されなかった。
【００４７】
比較例１では、ドットパターンを構成するドットの平面形状を円形とし、ドットの高さを１０μｍ、相互間隔を０．２ｍｍ、加工範囲を１０．５ｍｍとした。この比較例１では、輝度斑が観察された。
【００４８】
比較例２では、ドットパターンを構成するドットの平面形状を円形とし、ドットの高さを１０μｍ、相互間隔を１．１ｍｍ、加工範囲を１．０ｍｍとした。この比較例２では、輝度斑が観察された。
【００４９】
比較例３では、ドットパターンを構成するドットの平面形状を円形とし、ドットの高さを４０μｍ、相互間隔を０．２ｍｍ、加工範囲を１．０ｍｍとした。この比較例４では、輝度斑がわずかに観察された。
【表１】
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【００５０】
表１に示すように、本発明の実施例１で得た導光板は、比較例１〜３で得た導光板と比較して輝度斑が改善されていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る導光板を適用した背面照明装置の側面図である。
【図２】本発明に係る導光板を適用した背面照明装置の上面図である。
【図３】従来の背面照明装置の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  導光板
１ａ  上面
１ｂ  下面
１ｃ  ドットパターン
２  光源
４  反射板
５  拡散板
６  プリズムシート１
７  プリズムシート２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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